UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Y FORESTALES
TRABAJO FINAL DE CARRERA DESCOMPACTADORES ANGULADOS LATERALES.
PRESTACIÓN DE DIFERENTES DISEÑOS Y CONFIGURACIONES ESPACIALES.
ALUMNO: Ponce, Mariano Julio
LEGAJO: 26561/1
DIRECTOR: Ing. Agr. Matilde Mur
CO-DIRECTOR: Ing. Agr. Roberto H. Balbuena
Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal
2014
RESUMEN ................................................................................................................................... 3
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 4
ANTECEDENTES ...................................................................................................................... 7
HIPÓTESIS FUNDAMENTAL ................................................................................................ 13
HIPÓTESIS ............................................................................................................................... 13
OBJETIVOS .............................................................................................................................. 13
Objetivos generales ........................................................................................................... 13
Objetivos específicos ........................................................................................................ 13
MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................................. 14
Lugar del ensayo ................................................................................................................ 14
Maquinaria utilizada ........................................................................................................... 16
Diseño experimental .......................................................................................................... 21
Variables experimentales ................................................................................................. 22
Resistencia a la penetración (RP). ................................................................................ 22
Área trabajada (AT). ......................................................................................................... 24
Esfuerzo de tracción (ET)................................................................................................ 25
Resistencia específica (RE). ........................................................................................... 26
Área de elevación (AE) .................................................................................................... 26
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................... 27
Área trabajada ..................................................................................................................... 27
Área de Elevación .............................................................................................................. 33
Esfuerzo de tracción ......................................................................................................... 39
Resistencia específica ...................................................................................................... 44
Resistencia a la penetración ........................................................................................... 47
CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 55
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 56
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 2
RESUMEN
El proceso de compactación del suelo es una de las formas de degradación
física más comunes que se presenta mediante la densificación y reducción de la
porosidad del mismo, asociado con cambios en su estructura y, generalmente, un
aumento de la resistencia mecánica y una reducción en la conductividad hidráulica.
Frente a la problemática planteada existe como alternativa desde la mecanización, la
utilización de descompactadores con diferentes características de diseño. En este
trabajo se evaluó el desempeño de dos diseños de montantes, angulado lateral de
lámina curva y angulado lateral de lámina recta en un suelo argiudol típico
(tratamientos), en dos disposiciones: mismo plano de acción y distinto plano de acción
(subtratamientos). Las variables evaluadas fueron: resistencia a la penetración, área
trabajada, área de elevación, esfuerzo de tracción y resistencia específica. Para el
área trabajada los montantes de lámina curva obtuvieron valores mayores con
diferencias significativas respecto a los rectos. Para la resistencia específica, los
angulados curvos obtuvieron los menores valores, siendo significativos respecto a los
rectos en ambas disposiciones. Para las variables área de elevación y el esfuerzo de
tracción no existió significancia ni entre los montantes ni entre las disposiciones. Para
la resistencia a la penetración los resultados fueron más variables, pero ambos
diseños de montantes en las dos alternativas de disposiciones se diferenciaron de la
situación testigo. Como consecuencia los montantes angulados curvos labraron más
área y fueron energéticamente más eficientes. La roturación del suelo por los
montantes angulados laterales posee una fuerte simetría lateral con respecto a la
posición de la reja, similar a la que caracteriza a los implementos de montantes rectos.
Además se encontraron efectos de roturación por debajo de la profundidad de labor.
Palabras clave: escarificador; labranza vertical; descompactación; resistencia
específica; área trabajada.
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 3
INTRODUCCIÓN
El sistema productivo agropecuario argentino de carácter extensivo ha
experimentado principalmente en los últimos veinte años, un cambio en el proceso de
mecanización de implantación de los cultivos tanto para la producción de granos como
de forrajes. Lo antedicho se evidencia en la disminución del área sembrada bajo la
forma de “labranza convencional” con implementos como arado de reja y vertedera,
rastra de discos, entre otros y el aumento de la “siembra directa”, que implica la
remoción del suelo solo en la línea de siembra (microlabranza), llegando al 81% del
área total sembrada en Argentina en la campaña 2010-2011 (INTA, 2011).
La “ausencia de labranza de suelo” (siembra directa), la presencia de
maquinaria agrícola cada vez de mayor peso, entre ellos los acoplados tolva con una
capacidad de carga de hasta 343 kN, el tránsito en condiciones de suelo húmedo, la
falta de rotación con cultivos adecuados (escaso aporte de residuos de cosecha por
ausencia de gramíneas), el alto contenido de limo en algunos suelos y el bajo
porcentaje de materia orgánica del horizonte superficial del suelo, generan un aumento
en la compactación superficial y sub-superficial del mismo (Elisei et al., 2012).
Si bien los suelos en producción bajo sistemas de no labranza frecuentemente
ofrecen una mayor capacidad portante (Domínguez et al., 2000) y, en consecuencia,
una mayor resistencia a la deformación y a la compactación por el tránsito de
vehículos, la ausencia de labranzas implica que no existan acciones que permitan
atemperar periódicamente sus efectos, principalmente a nivel subsuperficial, por lo
cual se convierte en un proceso acumulativo (Claverie & Balbuena, 2005).
Con respecto al peso de las máquinas agrícolas, Jorajuría (2005) concluye que
más de 49 kN por eje compactan el suelo en forma subsuperficial más allá del tipo de
rodado, similar a los resultados encontrados por Botta et al., (2009), carga superada
por muchos tractores, cosechadoras, sembradoras y fundamentalmente acoplados
graneleros o tolvas actuales.
El proceso de compactación del suelo es una de las formas de degradación
física más comunes (Casagrande et al., 2009) que se presenta mediante la
densificación y reducción de la porosidad del mismo, asociado con cambios en su
estructura y, generalmente, un aumento de la resistencia mecánica y una reducción en
la conductividad hidráulica (Raper & Mac Kirby, 2006).
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 4
El deterioro por compactación trae consecuencias tales como la creación de un
ambiente escaso en el desarrollo y crecimiento radical, reducción de la infiltración y
por lo tanto un aumento del escurrimiento superficial y de las posibilidades de erosión
(Raper & Mac Kirby, 2006), reducción del agua disponible para la raíces, generación
de ambientes con escasa concentración de oxígeno (reductores) y, además, una
disminución de la movilidad de los mismos en el perfil de suelo (Koostra & Stombaugh,
2003).
Los procesos naturales de recuperación de los suelos deteriorados por
compactación, tales como ciclos de humectación-desecación, congelamiento-
descongelamiento, actividad biológica, generación de poros por acción de raíces,
incorporación de materia orgánica por la rotación de cultivos, no son suficientes
(Jorajuría, 2005), debido a los ciclos productivos consecutivos a los cuales son
sometidos los suelos.
Frente a la problemática planteada existe como posible solución desde la
mecanización, la utilización de escarificadores o descompactadores con diferentes
características de diseño, principalmente en lo que se refiere al montante y a la reja.
Las características inherentes a la labor de descompactación han determinado
que prácticamente la totalidad de los implementos estén equipados con montantes
rígidos, a diferencia de los de arcos flexibles que alcanzaron una gran difusión desde
mediados de la década del 70, debido a que al profundizar, el ángulo de ataque de la
reja aumenta por el mayor esfuerzo al que es sometido el montante, y la flexibilidad del
mismo, generando incrementos importantes en el esfuerzo de tiro, con mayor
roturación del suelo y desuniformidad en la profundidad de labor (Claverie & Balbuena,
2005).
Algunos diseños de implementos descompactadores pueden introducirse en los
sistemas de siembra directa ya que pueden trabajar sin afectar de forma importante la
superficie del suelo, permitiendo la posterior labor de una máquina de siembra directa.
Además, son capaces de dejar gran cantidad de residuos en superficie manteniendo la
cobertura del suelo necesaria para atemperar procesos de erosión (Balbuena et al.,
2009).
Estos implementos efectúan una labor de escarificado del suelo, por lo que, si
bien realizan principalmente una remoción vertical, también producen importantes
efectos laterales de roturación en relación al ancho del órgano (Payne, 1956).
Principalmente pueden caracterizarse por una baja translocación de los estratos del
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 5
suelo, una cobertura de residuos vegetales posterior a su pasaje variable de acuerdo
al diseño, configuración y operación del implemento, su versatilidad y facilidad de
operación en comparación con otros implementos de labranza (Claverie & Balbuena,
2005).
Los diseños de montantes más comunes en el mercado de la maquinaria
agrícola son los rectos, denominados cinceles de arcos rígidos, subsoladores,
escarificadores. Los de montante inclinado, son generalmente conocidos por la marca
comercial de mayor difusión. Entre ellos encontramos los montantes angulados de
lámina recta, como Paratill y Paraplow, y los angulados de lámina curva, como Cultivie
y Escoltier (Claverie & Balbuena, 2005).
Los escarificadores son máquinas agrícolas de fácil operación y regulación
debido a la simetría de sus órganos activos, o de no ser así, se presentan mediante
una configuración en el bastidor que le otorga simetría al conjunto, por lo que no se
generan componentes laterales que dificulten su desplazamiento.
Los principios de trabajo y roturación del suelo de los escarificadores para
descompactación fueron descriptos por Spoor & Godwin (1978) y por Spoor & Fry
(1983). A niveles superficiales el suelo es desplazado hacia adelante, arriba y
lateralmente, bajo un patrón denominado de fallas crecientes, donde se producen
fracturas a lo largo de planos definidos desde la punta de la reja hacia la superficie con
una angulación aproximada de 45° respecto de la horizontal. Este modelo de
roturación continúa hasta cierta profundidad, denominada profundidad crítica, donde el
suelo comienza a moverse hacia adelante y a los costados generando compactación
en profundidad. Esta profundidad depende de las características geométricas de la
reja, de la humedad y densidad del suelo.
Relacionado al párrafo anterior, y a la problemática de compactación, procesos
de descompactación y recompactación del suelo, Spoor et al., (2003) afirman que la
labor debe “fisurar” el suelo para aliviar la capa compactada, sin modificar el estado
aparente de suelo, es decir sin modificar en forma importante las unidades
estructurales. Este tipo de roturación mantiene en el suelo cierta capacidad portante o
de soporte capaz de minimizar los procesos de recompactación (Spoor, 2006).
Una característica a destacar es el ángulo de ataque de las rejas, que se define
como el formado por la inclinación de la reja con respecto a la horizontal en la
dirección de avance. Según Payne & Tanner (1959) con valores de hasta 45° el suelo
provee una componente vertical que contribuye a la penetración de los órganos
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 6
activos, cuyo sentido se invierte para mayores angulaciones. Esto permite que este
tipo de implementos penetre por efecto de succión al suelo y no necesiten del peso
para el proceso, lo que abarata su construcción en términos de materiales.
Además estos autores encontraron que la mayor eficiencia de la labor, medida
como esfuerzo de tiro sobre área roturada, era mayor a menores ángulos (alrededor
de 20°). Estos resultados coinciden con los encontrados por Balbuena et al., (1997),
quienes trabajando con montantes rígidos, con ángulos de 32°, 38° y 45°, en suelos
Argiudoles, obtuvieron los menores valores de resistencia específica y los mayores
valores de área trabajada para los menores ángulos (32° y 38°). La variación de los
aspectos energéticos vinculados al ángulo de ataque de las rejas también fue
analizada por Mc Kyes (1985), quien concluye que tanto los mayores ángulos de
ataque como también una elevada relación profundidad/ancho de reja determinan un
aumento del grado de roturación y de la resistencia específica al laboreo (la relación
inversa entre el esfuerzo de tracción y el área trabajada por el implemento).
En el trabajo con escarificadores, a diferencia de otros implementos de
labranza, se produce el proceso de interacción entre los órganos activos en el que,
según Willat & Willis (1965), existen dos extremos. El primero se da cuando las líneas
de acción de los órganos activos están tan cerca que producen un perfil plano de
trabajo en profundidad, el otro extremo se da cuando las líneas de acción se
encuentran tan separadas que producen perfiles independientes entre sí. El punto
medio entre estas dos situaciones, es decir, cuando hay una superposición intermedia
entre los perfiles, es lo que se denomina proceso de interacción.
Con respecto a esta temática ensayos llevados a cabo por Godwin et al.
(1984), arrojaron como resultado valores mínimos de resistencia específica (R.E.) y
uniformidad en el laboreo con espaciamientos entre órganos activos del orden de
1,4+/- 25% veces la profundidad de trabajo.
ANTECEDENTES
Elisei et al. (2012) trabajando con montantes angulados rectos (con rejas
adosadas sobre la lámina recta angulada del montante o timón) y angulados curvos a
una profundidad de 0,32-0,35 m encontró diferencias significativas en los valores de
índice de cono (IC) con respecto al testigo (sin labor de escarificado). Para el montante
recto los valores fueron menores en toda la profundidad analizada (0-0,45 m), y para el
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curvo solamente hubo diferencias significativas en los primeros 0,20 m de suelo.
Asimismo, encontró diferencias significativas entre los montantes angulados rectos y
angulados curvos entre si, fundamentalmente entre los 0,15 m y los 0,30 m de
profundidad, donde se obtuvieron menores valores de índice de cono para los
primeros.
Álvarez et al. (2010) durante 2004, 2005, 2006 realizaron 12 ensayos en
diferentes localidades de la pampa ondulada, en los cuales se efectuó la labor de
descompactación a una profundidad de 0,35 m a 0,40 m. En ellos se tomaron datos de
resistencia a la penetración, mediante penetrómetro de cono, y todos presentaron
valores estadísticamente menores que los testigos (parcelas sin descompactar).
Sobre suelos del sur de Córdoba, clasificados como Haplustoles y Hapludoles,
Cholaky et al. (2009) realizaron la labor de descompactación con escarificadores de
rejas aladas a una profundidad de 0,26 m a 0,28 m, encontrando en todos los casos
que la resistencia a la penetración o resistencia mecánica del suelo fue
estadísticamente menor que los tratamientos sin labor de descompactación, en la
profundidad labrada. Además estos autores realizaron la técnica de perfil cultural
donde se aprecia que hubo efectos de la labor por debajo de la profundidad de trabajo.
Raper (2005) trabajó sobre suelos franco-arenosos y franco-arcillosos, en
canales edafométricos, a los que sometió a un proceso de compactación (para
representar condiciones de campo) para luego utilizar ocho vástagos o montantes
diferentes para labrar los mismos, a una velocidad de 0,45 m.s-1 y 0,33 m de
profundidad. Los montantes utilizados fueron: montante recto con reja alada, montante
recto con reja estándar o convencional, montante recto con ángulo de 45° y reja alada,
montante recto con ángulo de 15° y reja alada, montante recto con ángulo de 45° y
reja estándar o convencional, montante angulado de nombre comercial “Paratill”,
montante angulado de nombre comercial “Terratill”, montante curvo con un radio de
0,43 m y ángulo de 15°, de nombre comercial “TerraMax”. Las variables medidas
fueron área roturada, esfuerzo de tiro, superficie disturbada y la variable calculada
resistencia específica que es la relación inversa entre esfuerzo de tiro y área roturada.
Los resultados obtenidos de esfuerzo de tracción, sobre el suelo franco-
arcilloso para el montante angulado “Paratill” y el montante curvo “TerraMax”, fueron
cercanos a 10,15 kN para el primer caso y de 9,65 kN para el montante angulado
curvo, sin diferencias estadísticamente significativas entre ellos, correspondiendo los
menores registros al montante curvo. En resistencia específica los valores hallados
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fueron de 0,98 kN.dm-2 para el montante angulado “Paratill” y 0,89 kN.dm-2 para el
curvo “TerraMax”, sin diferencias estadísticamente significativas entre sí. Para el área
roturada no hubo diferencias para los mismos montantes, al igual que para el área
disturbada a nivel superficial. No obstante ello, los montantes angulados recto “Paratill”
y angulado curvo “TerraMax”, sí se diferenciaron de los demás montantes,
fundamentalmente de los rectos, ya que presentaron una menor área disturbada en
superficie. Esta última variable evalúa la condición superficial del suelo luego del
pasaje del descompactador, relacionada a la elevación de la cota del terreno y la
modificación del relieve generada por la labor. Los valores hallados para área roturada
fueron de 10,28 dm2.montante-1 angulado recto y de 10,75 dm2.montante-1 angulado
curvo, ambos sobre suelo franco-arcilloso.
La relevancia de la variable área roturada se aprecia en los sistemas
productivos en donde el proceso de siembra se realiza a través de la “siembra directa”,
por lo que un lote con la superficie del suelo perturbada puede por un lado mejorar los
aspectos vinculados a la condición física del suelo para la implantación del cultivo,
pero también afectar severamente el desempeño de la máquina sembradora, en
relación a la uniformidad de labor en lo concerniente a profundidad de siembra.
Elisei (2013) trabajando con montantes angulados curvos y angulados rectos,
remarca la baja interacción que existe entre los montantes que trabajan convergentes
en conjunto, es decir, con la disposición de la angulación lateral hacia el mismo lado.
Como consecuencia, el área roturada en la zona entre los montantes es menor,
fundamentalmente por una mayor altura del “lomo” entre ellos o una menor
profundidad efectiva de labor.
Con estos mismos diseños de montantes, angulado rectos “Paratill” y
angulados curvos “TerraMax”, Simoes et al. (2009) evaluaron sus prestaciones en lo
que respecta a esfuerzo tractivo. El ensayo se llevó a cabo en un suelo areno-arcilloso
de la serie Dothan, en Headland, Alabama. La velocidad de desplazamiento fue de
1,12 m.s-1, la profundidad de 0,38 m, y los resultados fueron de unos 6,9 kN/montante
para el diseño angulado recto y unos 7,9 kN.montante-1 para el angulado curvo.
También evaluaron la resistencia a la penetración hasta los 0,5 m mediante el Índice
de Cono (IC), obteniendo significancia, de ambos diseños de montantes con respecto
al testigo.
Kichler et al. (2007) realizaron un ensayo con montantes tipo “Paratill” para
evaluar el esfuerzo de tiro en función de la frecuencia de subsolado, sobre un suelo
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 9
franco-arenoso, a una velocidad de 1,33 m.s-1, con humedad entre el 10% y 11% y a
una profundidad de 0,33 m. Encontraron que el esfuerzo de tiro promedio por
montante fue de 5,39 kN para el tratamiento con frecuencia anual, 5,18 kN para la
frecuencia bienal y 6,62 kN para la frecuencia trienal de subsolado.
Karlen et al. (1991) en un ensayo en Carolina del Sur, EE.UU., evaluaron el
esfuerzo de tracción requerido por cuatro tipos diferentes de diseño de montantes.
Uno de los diseños era el tipo “Paratill”, sobre un suelo areno-limoso con un 9% de
contenido de humedad promedio, a 0,83 m.s-1 de velocidad de avance y a una
profundidad real de 0,30 m aproximadamente (profundidad teórica de 0,40 m). Se
utilizaron dos montantes dispuestos en forma convergente hacia el centro sobre el
bastidor. El esfuerzo de tracción rondó en unos 9,65 kN por montante. Mediante el
Índice de Cono se determinó la Resistencia a la Penetración en MPa, para el testigo y
cada tratamiento, obteniendo diferencias significativas entre ellos. Para el testigo
obtuvo, aproximadamente, valores de 2 MPa entre los 0,05 m a 0,10 m de
profundidad, de 4 MPa entre los 0,15 m y los 0,20 m y para las parcelas
descompactadas 0,5 MPa a 0,20 m y 2 MPa a 0,40 m.
En lo concerniente a la disturbación superficial de suelo (Área de Elevación),
Raper (2005) explica que aunque los montantes angulados laterales requieren algo
más de esfuerzo tractivo con respecto a los montantes de diseño recto, los primeros
son mayoritariamente usados por la escasa disturbación superficial de suelo. A su vez
Riley & Fielke (1990), destacan que la presencia de una cuchilla que asiste en el corte
del rastrojo por delante de la línea del montatante de un descompactador genera un
canal en el suelo adonde tienden las fracturas del proceso de roturación y como
consecuencia el suelo es elevado en menor medida en comparación con la ausencia
de la cuchilla. En la misma temática Fielke & O´Driscoll (1986), concluyen que el área
de elevación se ve reducida por la presencia de cuchillas que asisten en el corte de
rastrojo. Balbuena et al., (1997) estudiaron el efecto de las cuchillas sobre los patrones
de roturación y la energía requerida de la labor de escarificación, encontrando que la
presencia de cuchillas disminuye tanto el esfuerzo tractivo como el área trabajada
generada por descompactadores de arcos rígidos.
Bragachini et al., (2012) analizan la importancia en la uniformidad en la
profundidad de siembra en maíz con respecto al rendimiento y como es afectada por la
superficie del terreno por donde transita la máquina sembradora. En este ensayo, los
autores evaluaron dos profundidades de siembra (0,03 m y 0,06m) y tres velocidades
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 10
(1,11 m.s-1, 1,67 m.s-1 y 2,5 m.s-1). Determinaron que las mayores pérdidas del
rendimiento son consecuencia de la profundidad de siembra, es decir, que superficies
desuniformes pueden actuar sobre el accionamiento del tren de siembra, generando
un deficiente copiado del terreno por el mismo, afectando la colocación de la semilla a
la profundidad adecuada.
Con respecto a la RP, Zou et al. (2001), concluyen que la tasa de crecimiento
radical del pino radiata (Pinus radiata D.Don) se ve disminuida a la mitad cuando la
R.P. aumenta de 0,5 MPa a 1,5 MPa. Dexter (1987) ensayando con plantas anuales,
vio afectado su potencial de crecimiento en un 50% con valores de Resistencia a la
Penetración de 2MPa (para las especies de mayor tolerancia). A su vez, Threadgill
(1982) indicó que valores de 1,5 MPa de resistencia a la penetración, disminuyen el
crecimiento de raíces (en coincidencia con Zou et al., (2001) y valores de 2 MPa lo
impiden.
Colareda (2013) evaluando la resistencia a la penetración mediante índice de
cono en un suelo Argiudol típico (Soil Taxonomy, 1999), luego del pasaje de un
escarificador de montantes angulados lateral de lámina curva hasta una profundidad
máxima de 0,35 m, encontró significancia en este parámetro con respecto al testigo
hasta una profundidad de 0,5 m.
En lo que respecta a montantes angulados laterales de lámina recta, Hilbert &
Pincu (2000), trabajaron sobre un suelo Arguidol acuico (Soil Taxonomy, 1999) hasta
una profundidad máxima de 0,30 m aproximadamente, y encontraron significancia con
respecto al testigo en la resistencia a la penetración mediante índice de cono hasta
0,42 m de profundidad.
En la misma temática trabajó Fielke (1996), quién evaluó la incidencia de
diferentes diseños de reja, en estado desafilado, sobre la roturación del suelo por
debajo de la profundidad de labor, encontrando efectos hasta 0,05 m debajo de la reja.
Reeder et al. (1993) trabajando con montantes de diseño “Paratill” (angulados
rectos), sobre suelos clasificados como franco arcillo limosos, a una profundidad real
de 0,28 m y a 1,94 m.s-1 aproximadamente, obtuvieron 4,31 kN de esfuerzo de tiro por
montante. Del mismo modo, con cuatro montantes de igual diseño dispuestos en
forma de flecha y convergentes hacia el centro, sobre un suelo clasificado como
Paleustol Petrocálcico con un promedio de humedad de 18,37 %, a una profundidad
0,26 m y velocidad media de 1 m.s-1 Vallejos et al. (2010) encontraron 4,61 kN de
esfuerzo de tracción por montante. Asimismo, cuantificaron 48,00 dm2 de área
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 11
trabajada o frente de labor y a partir de las dos variables anteriores obtuvieron una
resistencia específica de 0,38 kN.dm-2.
Claverie et al. (1998) evaluaron el comportamiento de arcos de Paratill sobre
un mismo plano de acción, dispuestos a 2 distanciamientos, 0,35 m y 0,45 m,
seleccionados como tratamientos y profundidades de labor de 0,25 m y 0,32 m
elegidas como subtratamientos. Determinaron que el menor valor de resistencia
específica se correspondió con el mayor distanciamiento entre órganos activos y la
mayor profundidad, con una relación distancia entre rejas y profundidad de labor de
1,42. El valor determinado fue de 0,95 kN.dm-2.
Balbuena et al. (2003) trabajaron con montantes angulados curvos (“Cultivie”),
en forma convergente por pares y en forma convergente en conjunto hacia el centro,
sobre un suelo Argiudol típico, franco arcilloso, a una profundidad de 0,35 m y con una
velocidad teórica de 2,1 m.s-1. Informaron que la menor resistencia específica al
laboreo, se produjo con una relación distancia entre líneas de acción y profundidad del
órgano activo de 1,528. Los resultados antes mencionados se dieron para una
distancia entre rejas de 0,54 m y una profundidad de labranza de 0,35 m. Estos
mismos autores determinaron que el esfuerzo de tiro, con la configuración convergente
por pares, con una distancia entre rejas de 0,34 m, fue de 9,05 kN por montante, a su
vez el área trabajada por pares de montantes fue de 21,117 dm2 y la resistencia
específica de 0,857 kN.dm-2. También se desprende de los datos, que el esfuerzo y el
área trabajada variaron para las distintas configuraciones, pese a que no se
registraron diferencias en la resistencia específica. Lo mismo podría asociarse a
diferencias en los procesos de interacción, según se trabaje en simultáneo o en forma
progresiva (mismo plano de acción o distinto plano de acción respectivamente).
Por otra parte, se han desarrollado equipos comerciales en los cuales para la
configuración por pares, los órganos activos trabajan desplazados unos con otros en el
sentido de avance, cambiando las características del proceso de interacción. Ello
implica que puedan modificarse los parámetros de prestación tractiva, pero no se
encuentran antecedentes científicos que justifiquen los diseños.
Por lo expuesto, son escasos los estudios comparativos entre distintos diseños
y configuraciones de los descompactadores de montantes angulados curvos y rectos,
en aspectos vinculados a los parámetros de prestación tractiva y la eficiencia de
reducción de la compactación del suelo.
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 12
HIPÓTESIS FUNDAMENTAL
Los escarificadores de montantes angulados laterales reducen la compactación del
suelo con escasa reducción de los residuos a nivel superficial.
HIPÓTESIS
1. El área de suelo trabajada es función del diseño del montante angulado para
una determinada profundidad de trabajo.
2. La resistencia específica de los montantes curvos es menor en forma
independiente de la disposición conjunta o alternada de los mismos.
3. El disturbio del suelo a nivel superficial depende del diseño de los órganos
activos.
4. El esfuerzo de tracción en la disposición alternada de los montantes es
menor que en el trabajo conjunto de los mismos, independientemente del
diseño del órgano activo.
OBJETIVOS
Objetivos generales
• Aportar conocimientos sobre la labor de descompactación en la mejora de la
fertilidad física del suelo para la sustentabilidad de la producción agropecuaria
y la reducción de la energía requerida para la labor.
• Generar información de utilidad para la toma de decisiones por parte de
técnicos y productores al momento de realizar la labor.
Objetivos específicos
• Evaluar la prestación tractiva de los montantes angulados curvos y angulados
rectos
• Determinar las relaciones entre los distintos parámetros de prestación tractiva
• Caracterizar la incidencia de la disposición de los órganos activos en el
trabajo de montantes dispuestos por pares
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 13
• Evaluar la eficiencia de roturación de los diferentes diseños en el perfil de
suelo intervenido por los escarificadores
• Caracterizar los efectos de la labor de descompactación a nivel superficial,
atendiendo a los requerimientos de trabajo de las máquinas sembradoras
.
MATERIALES Y MÉTODOS
Lugar del ensayo
El ensayo tuvo lugar en la Estación Experimental Julio Hirschhorn (E.E.J.J.
Foto 1) de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales de la U.N.L.P., 34° 55 S, 57°
57 W, a una altitud de 15 msnm, sobre un suelo clasificado como Argiudol típico (Soil
Taxonomy, 1999), perteneciente a la Serie Centeno (Tabla 1), con la siguiente
descripción analítica del perfil:
Ap 0-18 cm: textura franco limosa a franca; estructura semimigajosa, media, débil;
raíces abundantes y finas.
BA 18-29 cm: textura franco arcillosa; estructura en prismas compuestos irregulares,
moderada a fuerte que rompe en bloques subangulares irregulares; raíces finas y
comunes.
2Bt1 29-50 cm: textura arcillosa; estructura en prismas compuestos irregulares,
gruesos, fuerte.
2Bt2 50-90 cm: textura arcillosa; estructura en prismas compuestos irregulares, muy
gruesos, fuerte; raíces ausentes.
Horizonte Ap BA 2Bt1 2Bt2 2BC1 2BC2 2BC3 3C
Profundidad (cm) 0-18 18-29 29-50 50-90 90-130 130-170 170-230 230-266
%
Materia Orgánica
Carbono Orgánico 1,33 0,6
Nitrógeno Total 0,182
Relación C. N.
Text
ura
% Arcilla < 2 21,3 32,6 49,8 51,8 46,6 38,3 35,8 26,9
Limo 2 a 50 53,2 45,6 38 36 44,5 48,2 47 58
Arena 50 - 100 22,4 20 12 12,2 8,9 12 15,2 14 100 - 250 3,1 1,8 0,2 0 0 1,5 2 1,1
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 14
250 - 500 0 0 0 0 0 0 0 0 % Humedad Equivalente
pH en pasta 5,3 5,8 6 6,2 6,5 6,1 6,1 6,2 en agua 1:2,5 5,5 6,2 6,3 6,7 7 6,4 6,5 6,6
Cationes de cambio meq/100 gr.
Ca++ 11,2 17,2 24,5 26,1 25,2 20,8 23 Mg++ 2,1 2,4 4,2 5,1 4,3 4,7 2,9 Na+ 0,3 0,5 0,9 0,7 0,6 1,1 0,7
K+ 1,8 1 1,8 1 0,9 2 0,8
Suma de Bases (S) 15,4 21,1 31,4 32,9 31 28,6 27,4 C.I.C. (T) 16,2 23,1 33 33,2 32,4 29,1 27,6 27 Saturación (S/T x 100) 95 91,3 95,1 99 95,6 98,2 99
Tabla 1: Características analíticas de la Serie Centeno
La región se caracteriza por presentar un clima húmedo mesotérmico, con una
temperatura media anual de 16,2 °C, siendo enero el mes más cálido con 22,8 °C y
julio el más frío con 9,9 °C. Las precipitaciones medias anuales son de 1040 mm,
siendo marzo el mes más lluvioso con 111 mm y junio el menos lluvioso con 63 mm
(Municipalidad de La Plata, 2014).
El ensayo se llevó a cabo en un lote con pasto natural, sobre el cual se realizó
oportunamente la henificación de la biomasa.
Foto 1: Lote de la E.E.J.J. donde se realizó el ensayo
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 15
Maquinaria utilizada
Para la experiencia se utilizó un tractor marca John Deere, modelo 6300, de
tracción asistida (FWA), de 73,5 kW (100 CV) y un peso total de 44,9 kN. Se utilizó un
bastidor de escarificador de cinceles de arrastre marca Cantábrica, con sistema de
rodado simple, ubicados en un mismo plano, sobre el cual se colocaron los diferentes
montantes. Se emplearon un par de montantes angulados laterales de lámina recta
(LR) (Figura 1, Foto 2, Foto 3) y un par de montantes angulados laterales de lámina curva
(LC) (Foto 4, Foto 5, Foto 6, Figura 2, Figura 3, Figura 4).
Figura 1: Dimensiones del montante angulado lateral de lámina recta utilizado en los ensayos: A: 125 mm, B: 350 mm, C: 60°, D: 250 mm, E: 37 mm, F: 570 mm, G: 25°.
D
A
B
C
E
F
G
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 16
Foto 2: Vista anterior del montante angulado lateral de lámina recta (AR).
Foto 3: Vista anterior del montante angulado lateral de lámina recta (AR).
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 17
Foto 4: Montante angulado lateral de lámina curva (AC).
Foto 5: Montante angulado lateral de lámina curva (AC). Vista anterior de los radios de curvatura: a (3727 mm), b (4131 mm), c (9747 mm).
a
b
c
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 18
+ Foto 6: Montante angulado lateral de lámina curva. Vista posterior de los radios de curvatura: a (3588 mm), b (1333 mm), c (6739 mm).
Figura 2: Dimensiones (mm) del montante angulado lateral de lámina curva (AC).
a
b
c
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 19
Figura 3: Dimensiones (mm) de la reja del montante angulado lateral de lámina curva (AC).
Figura 4: Dimensiones (mm) de placa de desgaste del montante angulado lateral de lámina curva (AC).
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 20
Diseño experimental
El diseño experimental fue en bloques completamente al azar, con dos
repeticiones, dentro de los cuales se ubicaron los distintos tratamientos y
subtratamientos.
Se establecieron dos tratamientos: 1) Montante Angulado Recto (AR) y 2)
Montante Angulado Curvo (AC), ambos con disposición por pares en forma
convergente; y dos subtratamientos: A) Montantes apareados (ubicados en un mismo
plano de acción, MPA) y B) Montantes desfasados (ubicados en distintos planos de
acción, DPA).
Cada parcela tuvo una dimensión de 30 m de largo y 8 m de ancho, dividida en
dos sub-parcelas de 30 m de largo y 4 m de ancho correspondientes a cada repetición.
Para el tratamiento 1 - subtratamiento A (ARMPA), se emplearon dos
montantes angulados rectos trabajando en forma convergente en el mismo plano de
acción, con una distancia de 0,35 m entre las puntas de rejas. Para el tratamiento 1 -
subtratamiento B (ARDPA), se utilizaron los mismos montantes en forma convergente
pero en distintos planos de acción, distanciados 0,9 m y una distancia entre puntas de
rejas de 0,35 m. Para asistir al paso del implemento se le colocaron cuchillas corta
rastrojo en la línea de cada montante.
Para el tratamiento 2 - subtratamiento A, (ACMPA) se obró con dos montantes
angulados de lámina curva, trabajando en forma convergente y en el mismo plano de
acción, con una distancia entre puntas de rejas de 0,35 m. En el tratamiento 2 -
subtratamiento B (ACDPA), se trabajó con los montantes nombrados de forma
convergente en dos planos de acción separados 1,3 m y 0,35 m entre las puntas de
reja. Al igual que para los montantes angulados de lámina recta, se utilizaron cuchillas
corta rastrojo en la línea
En todos los tratamientos se transitó la parcela a una velocidad teórica de 2
m/s (según manual), hincando el implemento unos metros antes del comienzo de las
parcelas de ensayo para recorrer los 30 m a la misma velocidad y profundidad. La
profundidad de trabajo fue de 0,22 - 0,24 m, por lo que la distancia entre puntas de
reja se decidió en unos 0,35 m, de acuerdo con una disposición aproximada de
distancia entre rejas de 1,5 P (Distancia entre rejas de 1,5 veces la Profundidad), para
alcanzar la mínima resistencia específica al laboreo (Godwin et al., 1984).
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 21
Los resultados se analizaron mediante un ANOVA y las medias se compararon
por el test de LSD (P≤ 0,05). Para el análisis estadístico se utilizó el programa
STATGRAPHICS Centurión XVI.I.
Variables experimentales
Resistencia a la penetración (RP).
Se determinó mediante un penetrómetro de cono electrónico RIMIX CP20, construido
bajo Norma ASAE S312.2 (1992), con principio de medición de esfuerzos por puente
extensiométrico electrónico y profundidad por ultrasonido (Figura 5). Se empleó un
cono de 30º, con diámetro de 0,01283 m y velocidad de penetración de 0,0305 m.s-1.
Se tomaron lecturas cada 0,025 m, desde la superficie hasta una profundidad máxima
de 0,60 m. Asimismo, con el objeto de poder comparar los valores de resistencia a la
penetración, se determinó el porcentaje de humedad in situ al momento de la
medición. Mediante un calador, se extrajeron muestras de suelo a distintas
profundidades: 0-0,10 m; 0,10-0,20 m; 0,20-0,30 m; 0,30-0,40 m. Las mismas se
colocaron en envases plásticos cilíndricos, previamente rotulados, de 0,03 m de
diámetro y 0,05 m de altura para luego ser trasladadas al laboratorio. En el laboratorio,
se vació el contenido de cada envase plástico dentro de un recipiente de aluminio
previamente tarado y se pesaron, registrando de esta manera el peso húmedo.
Posteriormente, se colocaron todas las muestras en estufa a una temperatura de 105°
C hasta peso constante. Se dejaron enfriar dentro de la estufa y se pesaron
nuevamente, obteniendo el peso seco.
El porcentaje de humedad se determinó mediante la ecuación:
)(100
secsec
% xopeso
opesohúmedopesohumedad −=
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 22
Figura 5: Descripción del penetrómetro de cono S313.2 (ASAE, 1992).
Foto 7: Toma de datos de Resistencia a la Penetración con penetrómetro de cono.
Para cada combinación de tratamiento y subtratamiento se realizaron 6
estaciones de medición, 3 en cada repetición. Para ello, se realizaron transectas en
forma perpendicular a la dirección de avance, abarcando todo el ancho de labor del
implemento, recolectando en cada estación 9 perfiles de datos de RP (desde la
superficie hasta los 0,6 m de profundidad), uno por fuera de cada montante, uno en la
línea de cada montante, uno en correspondencia con la punta de cada reja y tres entre
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 23
rejas. Previo al pasaje del descompactador, se realizaron 40 mediciones al azar sobre
el lote para obtener datos testigos con los que se contrastaron los datos de los
tratamientos.
A partir de los datos de penetrometría se realizaron mapas de curvas de
isoresistencia a la penetración mediante el software Surfer 12 (Golden Software, Inc.)
Área trabajada (AT).
Para su determinación se realizaron 3 calicatas, cada una con su repetición, por cada
tratamiento y correspondiente subtratamiento. Se removió el suelo laboreado de forma
manual para luego colocar un perfilómetro (Foto 8) similar al descripto por Willat &
Willis (1965) y por Stafford (1979), con varillas separadas a 0,02 m, graduado en el
panel posterior (sobre el cuál contrastan las varillas), a espacios constantes de 0,10 m
de distancia (escala en función de la profundidad de trabajo). Una vez colocado el
perfilómetro y las varillas descendido hasta el fondo de la labor, se tomaron fotos y
procesaron con diferentes programas de software, específicamente, CorelDraw X3 y
CobCal 2 Versión 2.1. En una primera etapa se utilizó el CorelDraw X3, trazando sobre
cada fotografía una figura del área trabajada, representada por las varillas, y una figura
de superficie conocida (rectángulo de comparación en función de la graduación del
perfilómetro) a las cuales se asignaron diferente color, y se almacenaron. Luego se
importaron y a través del programa CobCal 2 Versión 2.1 (que calcula superficies en
porcentaje a partir de la comparación de áreas de diferentes coloraciones) se
procesaron las figuras, de lo que resultó la superficie de cada una de ellas, en
porcentaje. Por último, a través de cálculos con los datos conseguidos y la utilización
del rectángulo de área conocida, se obtuvo el AT de cada calicata realizada.
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 24
Foto 8: Perfilómetro utilizado en el ensayo, similar al descripto por Willat & Willis (1965) y por Stafford (1979).
Esfuerzo de tracción (ET)
Se determinó mediante la utilización de un dinamómetro hidráulico Amsler, interpuesto
entre el tractor y el apero, con capacidad de medición de hasta 49,03 kN (a través de
la colocación del resorte adecuado) (Mc Kyes, 1985). Se obtuvo una dinamografía
para cada combinación de tratamiento y subtratamiento y su repetición, donde se
registraron los esfuerzos de tiro en función del tiempo y del espacio recorrido. Se
comenzó a medir 15 m antes de la parcela, y se prolongó hasta 15 m posteriores de la
misma con el implemento a la profundidad de trabajo y a la velocidad real de avance
establecida a los efectos que la misma se mantenga estable durante la medición. A
partir de la dinamografía obtenida, se calculó el esfuerzo medio de tiro en cada
repetición. Para ello se utilizó una regla graduada en kilogramos-fuerza, con la que se
realizaron 30 lecturas por repetición en forma sistémica, a intervalos constantes, con
inicio aleatorio y descartando los extremos de los gráficos.
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 25
Resistencia específica (RE).
La resistencia específica o la resistencia específica al laboreo es aquella que expresa
la relación inversa entre el esfuerzo de tiro y el área trabajada. Se calculó a partir de
los datos obtenidos de las dos variables anteriores, AR y ET para cada tratamiento.
Área de elevación (AE)
Se evaluó a través del perfilómetro (Foto 9), previo a la remoción del suelo trabajado,
siguiendo la misma metodología que se utilizó para la determinación del área
trabajada, colocando el perfilómetro en forma transversal al pasaje del implemento. Se
fotografió y luego mediante software se calculó la superficie disturbada por el pasaje
del descompactador, se estableció la superficie del suelo como referencia, y se
determinó como área de superficie disturbada aquella que se encuentre sobre la
referencia del suelo. Para cada repetición, correspondiente a cada tratamiento y sub-
tratamiento se tomaron 3 mediciones en correspondencia con las determinaciones de
AT.
Foto 9: Perfilómetro determinando el área de elevación.
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 26
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Área trabajada
En la Figura 6 se visualizan los resultados obtenidos por los distintos diseños de
montantes, Angulados Rectos y Angulados Curvos (AR y AC respectivamente), y
configuración espacial (MPA y DPA). En la misma se aprecia una mayor área
trabajada, aproximadamente un 40% superior, en favor de los montantes AC, la que es
estadísticamente significativa, sin que existiera significancia de la interacción entre
tratamientos y subtratamientos.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
AC AR
AT (d
m2 )
Diseño del montante
MPADPA
Figura 6: Área Trabajada en dm2 por Montantes Angulados Rectos y Angulados Curvos, en las disposiciones MPA y DPA. Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas (P<0.05) LSD.
Estas diferencias, en primera instancia, podrían atribuirse a las características
de diseño del montante fundamentalmente, ya que las condiciones de trabajo, excepto
la disposición sobre el bastidor de los mismos, trataron de mantenerse invariables
entre los tratamientos. Sin embargo, durante el procesamiento y análisis de las
perfilometrías efectuadas, se detectaron variaciones en la profundidad de trabajo que
pudieron afectar el área roturada por cada diseño y disposición.
En virtud de ello, se determinó la profundidad de trabajo efectiva a partir de las
perfilometrías realizadas para cada tratamiento y subtratamiento. La profundidad de
trabajo a nivel de la reja se tomó como promedio de las máximas medidas
b b
a a
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 27
correspondientes a cada uno de los montantes utilizados, mientras que la profundidad
de trabajo a nivel de la zona central, de interacción entre los 2 montantes, se calculó a
partir del promedio de los 3 valores centrales, con una equidistancia de 0,06 m a partir
de la medición central.
El análisis indica que la profundidad alcanzada por los AC fue
significativamente mayor que la correspondiente a los AR, sin que se registraran
efectos de la disposición MPA o DPA sobre este parámetro, como así tampoco
interacción entre montantes y disposición.
a
bc
ab
c
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
AC AR
Prof
undi
dad
(m)
MPADPA
Figura 7: Profundidad de trabajo de la reja para los distintos diseños y configuraciones espaciales. AR: Montantes Angulados Rectos; AC: Montantes Angulados Curvos. MPA: Disposición en el mismo plano de acción; DPA disposición en diferente plano de acción. Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas (P<0.05) LSD.
En la Figura 7 se observa que en ambos montantes, la disposición alternada,
en distinto plano de acción, resultó en una mayor profundidad media. Ello podría
atribuirse a que el escarificador quedó ligeramente desnivelado, en sentido antero
posterior, clavándose en mayor medida en la parte delantera que en la trasera. La
menor profundidad de trabajo correspondió a los montantes rectos en el mismo plano
de acción y la mayor a la disposición alternada (DPA) del montante curvo. Las
diferencias en profundidad pueden haberse generado por las lógicas dificultades de
alcanzar una misma profundidad de trabajo a partir de órganos activos con diferente
despeje, como también en diferencias en la capacidad de penetración dada por una
mayor succión ocasionada por las diferencias de diseño de ambos implementos, ya
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 28
que los AC presentan una reja de mayores dimensiones, de sección rectangular, con
corte angulado y bisel dirigido hacia el centro, con un ángulo de ataque menor al del
AR, tal como es posible visualizar en las Figura 1 y 3. Debe entenderse, al respecto,
que la mayor o menor succión que presente un diseño sobre el otro puede afectar la
profundidad de trabajo por las modificaciones de la carga vertical que soportan las
ruedas del equipo, a la cual se oponen a través de la presión de inflado de los
neumáticos, pudiendo los mismos sufrir una mayor deflexión y en consecuencia
producir variaciones en la profundidad de labor.
Las principales diferencias, significativas, de la profundidad se encuentran
entre el montante curvo en distinto plano de acción y el montante recto en el mismo
plano de acción. Si se calculan las áreas trabajadas (áreas estimadas, A = a.p + p2,
donde A es el área, a es el ancho de la reja y p la profundidad de trabajo) a partir de
los patrones de roturación establecidos por las mismas, pueden explicarse en gran
medida las diferencias en área trabajada entre los distintos montantes, por lo cual se
supondría que el área trabajada debería presentar un ordenamiento de menor a mayor
ARMPA, ARDPA, ACMPA, ACDPA, en función de las profundidades alcanzadas por
cada uno de los tratamientos. Sin embargo, se produjeron ligeras variaciones en las
áreas medidas, resultando invertido el ordenamiento para ARMPA que fue mayor a
ARDPA. Esto indicaría, que además de la profundidad de trabajo como determinante
del área existiría algún factor asociado a la disposición y al diseño del equipo. En la
Figura 8 se muestran los valores medios de las áreas estimadas (calculadas) y
medidas para los diferentes tratamientos y subtratamientos.
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 29
0
2
4
6
8
10
12
14
16
AC MPA AC DPA AR MPA AR DPA
Áre
a tra
baja
da (d
m2 )
Área estimadaÁrea medida
Figura 8. Áreas estimadas y medidas para los distintos diseños y configuraciones espaciales. AC: Montantes Angulados Curvos; AR: Montantes Angulados Rectos; MPA: disposición en el mismo plano de acción; DPA: disposición en diferente plano de acción. Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas (P<0.05) LSD.
Si se eliminan los posibles efectos de la profundidad de trabajo, los resultados
en un análisis general resultarían coincidentes con los informados por Raper (2005)
quien trabajando con similares diseños de montantes (Angulados Rectos y Angulados
Curvos) no encontró diferencias estadísticamente significativas entre las áreas
trabajadas por ellos. Los resultados del ensayo, al igual que los de Raper (2005)
guardan relación con lo encontrado por Willat & Willis (1965) para el trabajo con
escarificadores rectos, ya que el área calculada a partir de la profundidad de labor,
teniendo en cuenta un ángulo de roturación del suelo de 45º en forma lateral, resulta
adecuadamente predicha por el cuadrado de la profundidad de trabajo de la reja. Para
los resultados de Raper (2005) la estimación es de 10,89 dm2, para una profundidad
de trabajo de 0,33 m, cercano a los registros de 10,28 dm2/montante angulado recto y
10,75 dm2/montante angulado curvo. Sin embargo, cuando se realiza el análisis de
regresión de los datos del ensayo, sin tener en cuenta tipo de montantes y disposición,
el R2 es de 0,23, indicando una alta variabilidad y escasa correlación, que podría ser
explicado en parte por la propia variabilidad en la roturación del suelo y los procesos
de interacción entre órganos activos.
En relación a ellos, los efectos de interacción pueden ser valorados, en parte, a
través de la profundidad efectiva de labor en la zona central roturada por cada par de
b b
a a
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 30
órganos activos. Los valores medios de profundidad en dicho sector, se visualizan en
la Figura 9.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
AC AR
Pro
fund
idad
(m)
Diseño de Montante
MPA
DPA
Figura 9: Profundidad de trabajo del sector medio entre las rejas para los distintos diseños y configuraciones espaciales. AR: Montantes Angulados Rectos; AC: Montantes Angulados Curvos. MPA: Disposición en el mismo plano de acción; DPA: disposición en diferente plano de acción. Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas (P<0.05) LSD.
La misma fue significativamente mayor para los arcos curvos, pero también fue
significativa la interacción entre diseño de montantes y disposición, lo cual indica que
los distintos diseños no tuvieron la misma respuesta para este parámetro. En los
montantes curvos, la disposición DPA alcanzó una profundidad de 0,25 m, ligeramente
inferior a la profundidad alcanzada por las rejas para ese mismo subtratamiento, con
diferencias significativas con el tratamiento AR para cualquiera de sus disposiciones.
En forma contraria, para los AR la disposición que alcanzó una mayor profundidad de
roturación fue la correspondiente a MPA, aunque sin diferencias significativas con
DPA. Esto marca, en parte, una diferencia con lo que se registró para la profundidad
de trabajo de las rejas, para este subtratamiento. A su vez, en el AC las diferencias
entre DPA y MPA resultaron mayores que las medidas para la profundidad de trabajo
de las rejas. Lo expuesto indicaría que independientemente que el área roturada se
relacione inexorablemente con la profundidad de trabajo, existen otros factores de
diseño y disposición que inciden sobre las características del perfil trabajado por el
descompactador. Lo antedicho tiene importancia en función de la eventual necesidad
de roturar capas compactadas, puesto que aquellos diseños con menores diferencias
de profundidad entre los sectores correspondientes a las rejas y el lomo entre las
a
c
ab bc
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 31
mismas, permitirán trabajar a una menor profundidad para alcanzar el aflojamiento de
la misma.
Las fotografías de las perfilometrías, muestran las características de roturación de los
arcos curvos y rectos (fotos 10 y 11).
Foto 10. Características de roturación de montante angulado recto (AR).
Foto 11. Características de roturación de montante angulado curvo (AC).
Respecto al área trabajada, Vallejos et al., (2010) calcularon un frente de labor
de 48,00 dm2 para cuatro montantes angulados rectos (Paratill), es decir, que para dos
montantes el área es de 24,00 dm2, más del doble al determinado en este ensayo,
pero con una profundidad máxima para las rejas de 0,35 m. Si se estima el área, en
función del cuadrado de la profundidad, se tendrá nuevamente una adecuada
aproximación entre valores predichos y medidos.
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 32
Esto implica que a nivel técnico, es posible validar en acuerdo con los
resultados de área trabajada, que los diseños de descompactadores de montantes
angulados, independientemente de su diseño curvo o recto, roturan el suelo de
manera similar a la de los escarificadores de montante recto, pese a las diferencias de
diseño de sus órganos activos y cabría efectuar arreglos espaciales de
distanciamiento entre órganos activos de 1,5 veces la profundidad de labor, si es que
se mantiene una adecuada eficiencia desde el punto de vista energético.
Pese a ello, en los gráficos presentados por Vallejos et al., (2010), se visualiza
claramente que existen diferencias entre la roturación de aquellos montantes que
trabajan en un mismo plano apareados hacia el centro, con aquellos que trabajan por
detrás y al costado con la misma disposición que su predecesor. En el primer caso, el
área roturada es mayor, con una menor altura del lomo, con respecto a lo que ocurre
con los de la segunda disposición. Similares consideraciones realiza Elisei (2013) para
el trabajo con descompactadores de montantes angulados curvos, por diferencias en
la resistencia a la penetración en los sectores centrales y laterales. Por otra parte, los
resultados obtenidos por Balbuena et al., (2003) con arcos curvos, indican diferencias
en las características de roturación según la configuración sea por pares hacia el
centro en un mismo plano o en diferentes planos en conjunto hacia el centro. Para el
primer caso detallan una mayor profundidad efectiva en el sector central entre las rejas
y una mayor uniformidad en ese parámetro, llegando a un 72% de la medida para las
rejas. En este caso para los arcos AC se registró en promedio un 85%
aproximadamente en el sector medio con respecto a las rejas, mientras que en los
arcos AR dicha relación fue del 78% algo mejor en conjunto que lo establecido por
Balbuena, et al (2003).
A partir de lo analizado, se valida la primera hipótesis apoyándose en la
significancia de los resultados obtenidos, que se visualizan en la Figura 6, donde se
observa una mayor área trabajada por los montantes AC respecto a los angulados
rectos, independientemente de la disposición.
Área de Elevación
En la Figura 10 se visualizan los resultados obtenidos por los dos montantes y sus
disposiciones. En la misma, se observa interacción entre los tratamientos y los
subtratamientos, sin embargo, las diferencias entre las disposiciones, para cada
montante, no tienen significancia. Esto estaría indicando que existe una gran
variabilidad en el área de elevación del terreno, ya que prácticamente existe una
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 33
diferencia de 1,07 dm2 como consecuencia de la disposición apareada o alternada en
los AR.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
AC AR
AE
(dm
2 )
Diseño del montante
MPADPA
Figura 10. Área de Elevación en dm2 por Montantes Angulados Rectos (Tratamiento 1) y Angulados Curvos (Tratamiento 2) y subtratamientos. Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas (P<0.05) LSD.
Raper (2005) menciona que los descompactadores angulados requieren un
poco más esfuerzo que los rectos pero son utilizados porque dejan la superficie del
terreno poco disturbada. En este sentido, calcula un índice de resistencia específica de
elevación, sugiriendo que resulta conveniente que el mismo sea lo más bajo posible,
ya que se trata de reducir los esfuerzos de tracción y la disturbación superficial. En
este caso, según dicho autor y teniendo en cuenta el área de elevación, el
subtratamiento más eficiente sería ARDPA puesto que es el que produjo la menor área
de elevación y el menos eficiente ARMPA que produjo la mayor. Estas diferencias,
pueden en forma relativa ser mayores si se toma en consideración el distanciamiento
efectivo entre montantes, el cual es claramente diferente entre los de diseño recto y
los de diseño curvo. En los AR la distancia entre montantes es de 0,6 m, mientras que
en los AC es de 0,70 m. Por lo tanto, si se toma como parámetro la elevación media
de la cota del suelo, en el área trabajada entre montantes, se aumentará la supuesta
ineficiencia de ARMPA y disminuirán en forma relativa las diferencias entre los diseños
ACMPA y ARDPA. Los valores medios calculados son de 0,05 m para los ARMPA,
0,04 m para ACDPA, 0,0337 m para ACMPA y 0,0325 m para ARDPA. Esta valoración
de mayor eficiencia cuanto menor es la elevación del terreno, también encuentra
sustento en lo expresado por Spoor et al., (2003) quien recomienda que el trabajo
a
a a
a
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 34
mecánico de descompactación debe estar limitado a disminuir la compactación sin
dejar al suelo más susceptible a futuras compactaciones, o sea con la menor
capacidad de soporte del suelo. En este sentido, cuanto menor es el grado de
elevación, menor sería la remoción del suelo y mayor la capacidad portante, si es que
efectivamente se logra fisurar sin roturar, lo cual respondería en parte al diseño del
montante angulado, su ángulo lateral o su radio de curvatura. Por otra parte, esa
diferencia de separación entre montantes aumenta la distancia entre las
irregularidades sistemáticas que dejan los montantes sobre el suelo, como
consecuencia de su trabajo, además de las irregularidades aleatorias.
Foto 12: Medición de Área de Elevación en Arcos Rectos en Distinto Plano de Acción.
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 35
Foto 13. Medición de Área de Elevación en Arcos Rectos en Mismo Plano de Acción.
Relacionado a esto, es importante tener en cuenta cómo afecta el AE a la
eficiencia de la maquina sembradora, durante la implantación de cultivos luego de las
tareas de descompactación. Bragachini et al., (2012) remarcan la importancia de las
irregularidades de la superficie del terreno en lo que respecta a la colocación de la
semilla a la profundidad adecuada. En este caso, toma más relevancia la
homogeneidad o regularidad del AE que el valor absoluto; en otras palabras, importa
más que el terreno sea elevado en cantidad similar en todo el lote, que cuánto se
elevó en si (mucha superficie o poca superficie). Es posible observar que los sectores
cercanos a los montantes es donde se producen, en forma relativa, las mayores
variaciones, producto de desplazamientos laterales de los agregados por los mismos.
Raper (2005) recalca que pese a que los montantes del tipo Paratill deberían trabajar
hacia un solo lado, producto de la inclinación del sector angulado lateral, a nivel de los
estratos superficiales se produce roturación a ambos lados del mismo, aumentando la
elevación de la cota del suelo y la irregularidad superficial. A diferencia de ello, los
distintos tratamientos y subtratamientos evaluados no generaron importantes efectos
laterales en el sector externo al delimitado por los pares de montantes. Estas
diferencias con los resultados de Raper (2005) pueden ser explicadas por la
incorporación de cuchillas circulares por delante de las líneas de los montantes que
asisten en el corte del rastrojo, las cuales generan también un corte en el suelo hacia
donde tienden los planos de fractura, disminuyendo su resistencia al pasaje del órgano
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 36
activo, ocasionando una mayor homogeneidad en el AE, producto del corte de los
residuos vegetales, formando un canal por donde el montante se desplaza sin
inconvenientes (Riley & Fielke, 1990) facilitando el movimiento del suelo y reduciendo
la elevación (Fielke & O´Driscoll, 1986). Sería conveniente, con el objeto de aumentar
estos efectos, que las cuchillas de corte de residuos fuesen corrugadas y no lisas,
pero dicha modificación aumentaría la resistencia a la penetración de las cuchillas en
particular y el equipo en general. A su vez en la preparación del implemento es
importante la disposición de los montantes sobre el mismo.
También es posible plantear la mayor eficiencia o ineficiencia de las
características de la labor desde otro punto de vista. El AE es la superficie de suelo
que toma una cota mayor, luego del pasaje del implemento, con respecto a la
superficie del terreno antes de ser labrada. Esta variable es consecuencia del trabajo
mecánico con descompactadores angulados laterales, debido a que el objetivo de la
labor es disminuir procesos de compactación, buscando aumentar la porosidad, la
infiltración y disminuir la densidad aparente y la resistencia a la penetración, lo cual se
alcanza generando nuevos espacios entre los agregados, modificando temporalmente
la estructura, debiendo para ello el suelo ceder en alguna dirección, elevándose en
este caso, en acuerdo con el diseño del montante y las características de las rejas. El
AE depende del diseño del montante y uno de los parámetros importantes es la
distancia determinada por la proyección de la reja y la sección recta del montante
(observando el montante en su dirección de avance) sobre la horizontal, la cual es
determinada por la angulación del montante en los AR o el radio de curvatura del
montante en los AC.
Este toma importancia en el trabajo en conjunto de los montantes, ya que para
una profundidad de trabajo determinada (para la que se determina una distancia entre
rejas) al existir mayor distancia entre los montantes, puede ocasionarse una menor
altura de elevación del montante y como consecuencia una mayor homogeneidad en
la superficie del suelo.
El AE también depende de parámetros como la profundidad de labor, ya que un
trabajo más profundo implica mayor volumen de suelo a descompactar y por ende es
mayor la necesidad de espacios nuevos a generar, resultando en una mayor AE
(viceversa a una menor profundidad). Por lo expuesto, el orden de menor a mayor en
AE sería: ARMPA, ARDPA, ACMPA, ACDPA como consecuencia de las
profundidades respectivas de trabajado. Los resultados muestran esa prescripción,
solo variando el ARMPA que fue el que más AE manifestó. Esto significa que aunque
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 37
no se encontró significancia entre los subtratamientos para cada tratamiento, el diseño
del montante, el trabajo en conjunto y su disposición en el bastidor tienen algún efecto
sobre el AE. Raper (2005) trabajando a 0,33 m de profundidad encontró valores de
3,60 dm2 y 3,97 dm2 para el montante angulado recto y angulado curvo
respectivamente, estos resultados son alrededor del doble de los encontrados en este
ensayo, lo cual puede en parte ser explicado nuevamente por la ausencia de cuchillas
de corte de residuos y consecuente roturación del suelo y elevación del mismo hacia el
costado contrario al del sector angulado interno, producto del trabajo del montante, por
encima de dicho sector.
Para los diseños de montantes con menor distancia entre la parte recta del
montante y la reja (por ejemplo el Montante Angulado Recto) es diferente su
comportamiento si se encuentran en el Mismo Plano de Acción o en Distinto Plano de
Acción. En la primera situación, una determinada superficie de suelo debe atravesar al
mismo tiempo entre los dos montantes, ocasionando una mayor AE. Esto puede
explicarse a partir de 2 efectos principales que se producen durante el trabajo con esta
configuración. Por un lado, al trabajar los montantes apareados, las tensiones
producidas por los montantes angulados hacia delante, hacia arriba y hacia el centro,
resultan contrapuestas entre sí, por lo cual el volumen de suelo movilizado tendería a
desplazarse en mayor medida hacia arriba, ya que es el lugar por donde pueden
liberarse las mismas, lo cual podría ocasionar también una mayor irregularidad. Ese
desplazamiento de mayor magnitud facilitaría un cambio en la posición de los
agregados del terreno y por lo tanto un aumento del espacio poroso. En cambio si los
montantes se encuentran en Distinto Plano de Acción, la superficie de suelo labrada
entre ellos es atravesada en diferente momento, dando la posibilidad de que el suelo
se desplace mínimamente en forma lateral, disminuyendo como consecuencia su
elevación. El otro efecto que también influye es que las rejas dispuestas sobre los
sectores angulados y rectos del montante, cubren el montante, determinando una
mayor sección de suelo trabajado que la existente entre los montantes. Esto implica
que para que el suelo pueda atravesar esa ventana de forma de trapecio invertido el
mismo debería compactarse o inevitablemente elevarse. En los AC, en cambio las
áreas de elevación tuvieron una diferencia contraria y menor a la de los AR. Dicha
variación puede explicarse por las características de diseño de los montantes y como
se dijo anteriormente por su mayor distancia entre órganos activos. Los montantes
curvos presentan en el sector cercano a la reja un radio de curvatura amplio, el cual
determina que las tensiones provocadas por los mismos sobre el suelo, no tiendan a
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 38
contraponerse entre sí, produciendo una elevación y pasaje del suelo sobre el
montante, con menores dificultades y mayores posibilidades de dejar un suelo con
mayor capacidad portante. A la vez, la disposición de las rejas, con el bisel
parcialmente hacia adentro, serían las eventuales responsables del fracturamiento
entre los montantes, en profundidad, sin que la tensión que se produce sobre el suelo
tienda a moverlo con intensidad en el sector medio del área trabajada. La sección del
suelo instantáneamente sometida a la labranza resulta compleja y el grado de
elevación depende fuertemente del ángulo de ataque que se ajuste para el montante.
En función de lo anteriormente explicado, el valor del AE sería un posible
indicador indirecto del volumen de poros o canales generados, con diferentes
características según la configuración espacial y diseño de los órganos activos.
Asimismo, como se mencionó anteriormente, si bien hay un efecto del diseño del
montante, del trabajo en conjunto y de la disposición en el bastidor sobre el AE, los
resultados no permiten validar la tercera hipótesis debido a que no se encontraron
diferencias significativas entre los diseños de los órganos activos.
Esfuerzo de tracción
En la Figura 11 se visualizan los resultados obtenidos por los tratamientos AR y
AC y los subtratamientos MPA y DPA. No se encontraron diferencias significativas
entre tratamientos y subtratamientos, como así tampoco en la interacción entre
tratamientos y subtratamientos.
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
AR AC
ET (k
N)
MPA
DPA
Figura 11. Esfuerzo de tracción en kN por Montantes Angulados Rectos (AR) y Angulados Curvos (AC). Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas (P<0.05) LSD.
a a a a
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 39
Los resultados de esfuerzo de tracción, algo mayores para AC, posiblemente
se deban a su mayor profundidad efectiva de trabajo, lo cual ya fue analizado en lo
referente a la mayor área de trabajo de los mismos, mientras que en lo que respecta a
los subtratamientos, el resultado fue prácticamente el mismo. La ausencia de
diferencias de esfuerzos entre las disposiciones de los arcos, pudo deberse a que la
distancia entre los planos de acción fue excesiva para ambos diseños (en AR de 0,9 m
y en AC de 1,3 m) ocasionando nula interacción entre montantes como para alterar los
esfuerzos. Estas distancias fueron resultado de los lugares donde el bastidor utilizado
permitió la colocación de los montantes. A su vez, aunque con diferencias mínimas,
los mayores valores fueron para la disposición DPA, tanto para AR como AC.
Los valores medios fueron sumamente homogéneos, independientemente del
tipo de montante, las diferencias en su diseño, angulación y su disposición apareada o
desfasada. Esto permite establecer un valor de esfuerzo por arco cercano a los 600
kg. El mismo, resulta inferior al registrado por Claverie et al. (1998) ya que establecen
un rango de valores variable entre 980 y 990 kg para los diferentes espaciamientos y
velocidades de trabajo, con montantes angulados rectos similares a los utilizados, en
un suelo de la misma serie. Esta diferencia puede atribuirse a la mayor profundidad
media alcanzada. Es importante remarcar que en este ensayo, el valor de esfuerzo de
tracción incluye al esfuerzo de tiro de la cuchilla y que no es posible hipotetizar cuál
sería el resultado del balance de los incrementos generados por la inclusión de la
cuchilla con la reducción ocasionada por el menor esfuerzo del montante en su
desplazamiento. Si bien los antecedentes marcan una reducción del esfuerzo con la
inclusión de las cuchillas circulares para escarificadores de montantes rectos
(Balbuena et al., 1997), no están cuantificados los efectos sobre montantes angulados,
en los cuales los elementos de corte no coinciden con la ubicación de las rejas. No
obstante, es probable una reducción del esfuerzo, por los efectos de roturación del
montante en ambos diseños. Valores mayores, para descompactadores de montantes
angulados laterales curvos, parecidos a los AC, fueron determinados por Balbuena et
al. (2003), probablemente como causa, principal, de la mayor profundidad de trabajo y,
eventualmente, la mayor velocidad de avance. Por otra parte los valores de los
tratamientos AR y AC fueron análogos a los reportados por Raper (2005), en un suelo
franco arenoso, pero fueron algo superiores los resultados obtenidos cuando se
trabajó en un suelo franco arcilloso, aunque se debe tener en cuenta que la
profundidad de labor fue algo mayor (0,33 m), y con una capa compactada creada
artificialmente. Los resultados de AC fueron inferiores (en 2 kN por montante
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 40
aproximadamente) a los de Simoes et al. (2009), también atribuibles a una profundidad
de labor menor (unos 0,26 m - 0,28 m respecto a los 0,38 m de los autores citados).
Los resultados encontrados para el AR se corresponden con los determinados
por Kichler et al. (2007), Reeder et al. (1993) y Karlen et al. (1991), aunque son
mayores a los determinados por Vallejos et al. (2010), posiblemente por la mayor
velocidad de desplazamiento utilizada en este ensayo. Para este mismo tratamiento
Simoes et al. (2009), determinaron esfuerzos superiores, alrededor de 1 kN más por
montante, potencialmente, como consecuencia de la mayor profundidad de trabajo
(0,38 m).
Pese a lo antedicho, en relación a la similitud de los valores medios, las
características de las fajas dinamográficas, muestran algunas diferencias. Los
registros de la disposición DPA resultan con menores variaciones, menor amplitud en
el conjunto de las mediciones, principalmente en el tratamiento AR, a diferencia de la
disposición MPA en la que se presentan mayores variaciones entre sectores del
terreno, pese a la homogeneidad del mismo, en acuerdo con la caracterización inicial
realizada con el penetrómetro de cono. Dichas variaciones deberían, por lo tanto,
asignarse a la disposición más que a las características de diseño del implemento o a
la variabilidad del suelo.
Independientemente de ello, los registros de esfuerzo de tracción muestran las
variaciones características de la roturación de los escarificadores, por tensión del
suelo, en la cual se producen sucesivos eventos de aumento y decrecimiento brusco y
rápido del requerimiento tractivo. Los valores máximos y mínimos fueron 15,5 kN y 9
kN para ARDPA, 16 kN y 7,5 kN para ARMPA, 17,5 kN y 9,5 kN para ACDPA y 15,5
kN y 9,5 kN para ACMPA, respectivamente. La Figura 12 muestra 2 fajas
dinamográficas características de las disposiciones MPA y DPA de los montantes AR
Figura 12. Fajas dinamográficas obtenidas para los montantes AR.
ARDPA ARMPA
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 41
Esto implica que en una distancia de 30 m, los esfuerzos para los distintos
tratamientos y subtratamientos variaron entre el valor mínimo y el máximo entre un
63% y un 84%. Es de esperar, que en un conjunto con mayor número de arcos
trabajando, estas variaciones de esfuerzo de tracción puedan verse reducidas por la
alternancia de picos de esfuerzos de cada par que actúa en diferentes planos de
acción y sectores del terreno. De todas formas, el conjunto deberá contar con un
tractor con alta reserva de par, para evitar una disminución de la capacidad de trabajo,
en caso de no poder sobrellevar variaciones de esfuerzo de tracción de gran magnitud.
En la Figura 13 se grafican las mediciones sucesivas de esfuerzos de tracción,
expresadas como coeficientes con respecto al valor medio, el cual queda representado
por el valor 1. La variación promedio representa los desvíos de cada tratamiento,
mientras que la variación sucesiva muestra las variaciones acontecidas en
aproximadamente 1 m de distancia en ambos casos.
Figura 13. Representación de las variaciones de esfuerzo de tracción para los distintos tratamientos y subtratamientos. ARDPA: montantes angulados rectos en distinto plano de acción; ARMPA: montantes angulados rectos en mismo plano de acción; ACDPA: Montantes angulados curvos en distinto plano de acción; ACMPA: Montantes angulados curvos en mismo plano de acción. VARPROM: variaciones de esfuerzo de tracción expresadas como coeficiente del
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 42
promedio; VARSUCES: variaciones de esfuerzo de tracción expresadas como coeficiente en relación al valor inmediato inferior.
Técnicamente, el motor del tractor debería trabajar en la zona de acción del
regulador, adecuando el nivel de carga, a través de la selección de marchas con la
caja de cambios, en función de los valores medios demandados y de la elasticidad del
motor. Los desvíos con respecto al promedio resultaron del orden de 155 kg y 178 kg
para ARDPA y ARMPA, y 170 kg y 134 kg para ACDPA y ACMPA respectivamente. El
mayor coeficiente de variación del esfuerzo lo tuvo el tratamiento de ARMPA, con un
15,27%, seguido por el de ACDPA con 13,99% mientras que los menores fueron para
el ACMPA con un 11%. A nivel de variaciones con respecto al valor medio, los
registros de ARMPA alcanzan en un espacio de 8 m valores máximos de esfuerzo de
tracción comprendidos entre 20% y 37,4%. Esto reafirma la necesidad de contar con
tractores con motores elásticos y no cargar a los mismos a niveles muy cercanos al
par motor nominal. Por otra parte, teniendo en cuenta los valores medios de esfuerzo
de tracción y la distancia entre montantes, se requieren al menos 3 pares de arcos
para cubrir adecuadamente la distancia entre caras externas de las cubiertas del
tractor. En función de ello, se requiere un peso adherente de al menos 7200 a 9000 kg
en el tractor para poder trabajar con niveles de patinamiento que no sean elevados, si
se estiman valores de coeficiente de tracción de 0,4 a 0,5.
En función de los resultados encontrados es posible establecer la hipótesis ad-
hoc que la disposición alternada (DPA) o apareada (MPA) puede incidir únicamente
bajo ciertas condiciones de configuración y condiciones de roturación del suelo. Para
que existiese una reducción de los esfuerzos en la disposición desfasada debería
generarse al menos alguna de estas dos situaciones: a) que los montantes estuviesen
desfasados lo suficientemente cerca como para que el segundo arco roturase el suelo
antes que el sector trabajado por el primero vuelva a caer; b) que el suelo fuese
trabajado por el primer montante de forma intensa, con un fuerte grado de interacción,
reduciendo como consecuencia la energía requerida para el trabajo del segundo
montante.
No obstante, corresponde en acuerdo con los resultados obtenidos, rechazar la
hipótesis que plantea un menor esfuerzo de tracción en la disposición alternada de los
montantes, resultando el mismo independiente de la disposición de los montantes y
del tipo de montantes utilizados, en el rango de 1,5 veces la distancia entre arcos/
profundidad de labor.
Trabajo Final de Carrera – Mariano Julio Ponce 43
Resistencia específica
En la Figura 14 se visualizan los resultados obtenidos por los tratamientos AR y
AC y los subtratamientos MPA y DPA. No hubo interacción entre tratamientos y
subtratamientos, resultando la resistencia específica de los montantes curvos
significativamente menor a los angulados rectos, sin diferencias significativas en las
disposiciones.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
AR AC
R.E
(kN
dm
-2)
MPADPA
Figura 14. Resistencia Específica en kN dm-2 por Montantes Angulados Rectos y Angulados Curvos. Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas (P<0.05) LSD.
La RE es la variable que relaciona inversamente el esfuerzo de tracción con el
área trabajada, por lo que desde el punto de vista energético los montantes curvos
resultan más eficientes que los rectos. No obstante, no se realizó evaluación del
tamaño ponderal medio de los agregados que podría explicar en parte la variación de
energía requerida para la roturación. De ser así, habría también que establecer cuáles
son los objetivos buscados con los procesos de descompactación. Teniendo en cuenta
la postura de Spoor et al. (2003), de ser el tamaño de los agregados mayor, también
significaría que habrían preponderado los procesos de fisuramiento más que los de
intensa roturación, favoreciendo una mayor capacidad portante y por lo tanto una
mayor eficiencia también para atemperar la compactación inducida por tránsito de
vehículos. Estos resultados se obtuvieron con la configuración de distancia entre rejas
teórica de 1,4 veces la profundidad de trabajo en acuerdo con la propuesta general de
Godwin et al. (1984). No obstante, la profundidad de trabajo fue variable para los
distintos tratamientos y subtratamientos, tal como fue explicado y analizado en el
apartado correspondiente al área trabajada. Las relaciones distancia entre
a
b
a
b
44
rejas/profundidad de trabajo se encontraron dentro del rango de 1,4 ± 0,25 p indicado
por Godwin et al. (1984). Las mayores relaciones resultaron para ARMPA y las
menores para ACDPA, resultando de 1,51 para ARMPA, 1,48 para ARDPA, 1,34 para
ACMPA y 1,24 para ACDPA, lo cual implica relaciones 8% y 5,7% mayores y 4,3% y
11,5% menores al valor medio óptimo. La mayor o menor eficiencia a mayores o
menores relaciones se vincula con las características y estado del suelo al momento
de realizar la labor, en conjunto con aspectos de diseño y alistamiento del implemento.
No existen mayores precisiones al respecto, pero sería dable esperar que la mayor
relación favorezca menores RE cuando el porcentaje de humedad resulte menor y en
forma contraria las menores relaciones resulten adecuadas a mayores porcentajes de
humedad. En este caso, se podrían reducir los efectos laterales en profundidad, si es
que se supera la profundidad crítica. En las determinaciones previas al ensayo no se
visualizaron problemas de roturación en profundidad y a partir de las imágenes
tomadas para la evaluación del área trabajada, se observa, con cierta incertidumbre,
que nunca se superó la profundidad crítica, tanto para los montantes rectos como para
los angulados. De haberse encontrado dichos inconvenientes se debería haber
favorecido una menor relación d/p o una reducción de la profundidad, acompañada de
una menor distancia entre arcos, lo cual no resultaría adecuado para los objetivos del
ensayo.
La mayor profundidad de trabajo de los montantes AC debería en primera
instancia haberlos perjudicado, por reducción del área trabajada e incremento de
tracción, si ello hubiese significado superar la profundidad crítica. En este sentido, las
características de la reja, de mayor dimensión y diferente disposición, habrían
eliminado dicho inconveniente, sin incrementar los esfuerzos de tracción.
Por otra parte, la mayor profundidad de trabajo, también debería haber
incrementado el esfuerzo de tracción, producto del incremento en la resistencia
mecánica del suelo a mayores profundidades, tal como surge de las determinaciones
efectuadas en el testigo, en forma previa al inicio del desplazamiento del equipo, como
puede visualizarse en las Figura 15 y Figura 16.
Los valores de RE se encontraron dentro del rango informado para este tipo de
implemento en los antecedentes científicos relevados. Los correspondientes a los AR
superaron la unidad mientras que los de los AC fueron inferiores a la misma, siendo
los primeros entre un 23% y un 31% mayores.
45
Los resultados fueron para los AC en un mismo plano de acción un poco
mayores a los encontrados por Balbuena et al. (2003), para arcos del mismo diseño,
quienes determinaron para el trabajo apareado 0,857 kN dm-2, 0,842 kN dm-2 y 0,728
kN dm-2 y 0,63 kN dm-2 con relaciones d/p de 1, 1,25, 1,54 y 2,5 respectivamente. En
ese caso, la RE disminuyó en la medida en que se aumentó la distancia entre arcos
para una misma profundidad, lo cual puede atribuirse a los menores contenidos de
humedad que fueron para el perfil trabajado por el implemento, del orden del 20%.
También fueron similares los valores a los reportados por Raper (2005) para
los arcos curvos. Los montantes angulados curvos tuvieron en su trabajo los menores
valores, cercanos a 0,897 kN dm-2, pero no tuvieron diferencias significativas con
respecto a uno de los dos diseños de montantes angulados rectos evaluados,
explicando lo mismo, por la diferencia de diseño en la longitud y el ángulo lateral del
montante, lo cual afirma la hipótesis que el diseño del montante incide sobre la
eficiencia energética de la labor. Las diferencias no significativas en RE, entre el
montante curvo y el montante recto con 45º de ángulo lateral pueden asignarse a
cuestiones de variabilidad en los esfuerzos y áreas trabajadas, pese a las condiciones
de homogeneidad del canal de suelo ya que las mismas superaron el 10%, En parte,
puede haber incidido la ausencia de interacción de arcos en el mismo plano, ya que la
evaluación se efectuó sobre un solo órgano activo.
Para el caso de los Montantes Angulados Rectos los valores hallados son
superiores a los determinados por Raper (2005) para los de 45º del montante lateral y
algo más cercanos a los del montante recto de menor desarrollo, más estrecho.
También fueron superiores a los informados por Claverie et al., (1998), para los
mismos arcos, en un suelo de igual textura, para relaciones de distancia entre rejas y
profundidad de trabajo cercanas a 1,4. En cambio, fueron semejantes a los valores
alcanzados por los menores distanciamientos, más ineficientes, con relaciones
cercanas a 1,05.
En relación con el trabajo de Vallejos et al., (2010), los valores medios fueron
superiores en más de un 100% como consecuencia de que el área trabajada por
montante en el ensayo de estos autores fue más del doble. Esto puede deberse, en
parte, a que el contenido de humedad durante el ensayo fue alrededor de un 10%
inferior, hasta los 0,40 m de profundidad, sumado a que el suelo del ensayo fue un
Paleustol Petrocálcico (Soil Taxonomy, 1999), con textura franco-arenosa y la
velocidad media de avance de 1 m s-1 (alrededor de la mitad de la velocidad utilizada
46
en este ensayo). Raper (2005) también muestra diferencias en la resistencia
específica para suelos de textura arcillosa y arenosa, en ensayos sobre canales
edafométricos, donde el principal factor de variación entre los mismos fue el esfuerzo
de tracción y no el área trabajada, principalmente para los montantes angulados rectos
y no para los curvos.
Teniendo en cuenta los resultados y el análisis de las causas y consecuencias
de las variables sobre la resistencia específica, es posible validar la segunda hipótesis
respecto de una menor resistencia específica de los montantes curvos,
independientemente de la disposición, debiéndose la misma a las variables de diseño
de los montantes, en su conjunto.
Resistencia a la penetración
En la Figura 15 y Figura 16 se visualizan los valores de resistencia a la penetración en
función de la profundidad para la situación testigo del ensayo. Los contenidos de
humedad promedio fueron, 28,67% para el tratamiento ARMPA, 26,41% ARDPA,
27,43% ACMPA y 22,18% ACDPA.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
Prof
undi
dad
(cm
)
IC (MPa)
Figura 15. Resistencia a la Penetración en MPa en función de la profundidad (cm) en un Argiudol Típico para la situación testigo.
47
.
Figura 16. Curvas de Isoresistencia a la Penetración en MPa en función de la profundidad (cm) en un Argiudol Típico para la situación testigo.
En la Figura 15 y Figura 16 se observa que a escasa profundidad, unos 0,05 m,
ya se puede afectar el crecimiento de las raíces debido a que se llega a 1,5 MPa (Zou
et al., 2001; Threadgill, 1982) y a los 0,10 m se alcanzan 2 MPa, donde el crecimiento
de las raíces ya es significativamente menor al potencial de las plantas anuales
(Dexter, 1987) o directamente se ve impedido según Threadgill (1982). Resultados
similares de Resistencia a la Penetración, en tratamiento testigo (parcelas sin
escarificar), fueron hallados por Álvarez et al., (2010), Simoes et al., (2009), Balbuena
et al., (2003), Karlen et al., (1991), en sistemas de siembra directa de cultivos.
La RP es una variable de la que se deduce cuál fue el efecto del apero (en este
caso un escarificador) sobre el suelo, en lo concerniente al grado de roturación del
mismo. A su vez la roturación del suelo indica el estado de las unidades estructurales,
es decir, a mayor roturación, las unidades estructurales se encuentran más
desagregadas. Entonces valores bajos de RP indicarían alto grado de roturación,
condiciones muy favorables para la germinación de semillas y para el crecimiento y
desarrollo del sistema radicular, pero desfavorables, por ejemplo, para el tránsito de la
maquinaría agrícola, con altos riesgos de recompactación debido a la pérdida de la
capacidad portante del sustrato. En ocasiones, se entiende que una buena labor de
descompactación es la de roturar intensamente el suelo o desagregarlo en la mayor
medida posible, sin tener en cuenta las consecuencias que posee esta condición para
el tránsito agrícola posterior y los procesos de recompactación. Spoor et al., (2003)
48
proponen la fisuración sin aflojamiento como forma de trabajo con escarificadores para
tratar de minimizar los riesgos planteados anteriormente.
El análisis de los resultados indicó interacción entre todos los factores de
variación, montantes, disposición, sectores y profundidad, por lo cual se efectuaron las
particiones correspondientes y se analizaron los efectos sobre la RP para cada uno de
los factores a cada profundidad.
Independientemente de ello, en un análisis general, surge en primera instancia,
que la resistencia a la penetración tuvo una marcada disminución para ambos
montantes y para cada disposición a nivel de la reja por debajo de la profundidad de
labor, con respecto a la situación original. Los resultados resultan interesantes, puesto
que situaciones similares han sido escasamente informadas y menos aún discutidas.
Hilbert & Pincu (2000) informaron que la RP disminuyó por debajo de la profundidad
de labor, hasta aproximadamente 0,45 m cuando la profundidad media de labor del
Paratill de montantes rectos alcanzó aproximadamente 0,31 m. También se registró en
el mismo ensayo un efecto cuantificable hasta los 0,28 m, cuando la profundidad de
trabajo fue de 0,17 m. En la evaluación de los distintos montantes curvos y angulados,
la profundidad de trabajó varió entre 0,23 m y 0,28 m para los distintos diseños y
disposiciones, por lo cual los efectos también se habrían extendido aproximadamente
entre 0,12 m y 0,17 m por debajo de la profundidad media. También se desprende del
trabajo de Simoes et al., (2009) que el trabajo de los descompactadores a 0,38 m de
profundidad se extendió hasta más de 0,5 m de profundidad, independientemente del
diseño del órgano activo utilizado en la descompactación, en el primer año de ensayo,
mientras que en el segundo los efectos en profundidad disminuyeron, pero siempre
algo por debajo de la profundidad de la reja. Aspectos similares se interpretan en el
trabajo de Elisei et al., (2012), quien evaluó los efectos de 3 diseños de
descompactadores, rectos, angulados rectos y angulados curvos y graficó los perfiles
de iso-resistencia a la penetración. En ese caso, la profundidad de trabajo fue de 0,32
a 0,35 m y la incidencia en la RP llegó a los 0,4 m en el angulado recto, igual en el
angulado curvo en el sector de las rejas, con amplias variaciones en los sectores
intermedios entre las mismas. También Cholaky et al., (2009 a través de la técnica del
Perfil Cultural muestra la existencia de aflojamiento del suelo por debajo de la
profundidad de labor cuando efectúa la labranza con descompactador con reja de
diseño alado “reja cero”. La roturación por debajo de la profundidad de trabajo de las
rejas también fue documentada por Colareda (2013) quien evaluó los efectos sobre
propiedades físicas de suelo y rendimiento de un cultivo de soja. Tal como fuera
49
hipotetizado por el mismo, los efectos de la roturación del suelo por debajo de la
profundidad de labor pueden atribuirse en parte a las características de los órganos
activos de los descompactadores en función del filo de las rejas utilizadas.
Habitualmente, el mismo es cementado sin rectificación (afilado) por piedra, lo que
implica que una superficie roma es la que ataca, tensiona el suelo. En relación con
ello, Fielke (1996) estableció la existencia de procesos de roturación y desplazamiento
del suelo, por debajo de la profundidad de trabajo de los órganos activos, cuando las
rejas se encuentran desafiladas. Los procesos mencionados por este autor,
relacionados a rejas gastadas o desafiladas se manifestaban solamente en los
primeros 0,05 m por debajo de las mismas. En este caso, las rejas de los
descompactadores no presentan filo y por el contrario poseen una superficie
cementada, gruesa e irregular que podría haber incrementado dicho efecto. Además,
podría sumarse a ello el estado de compactación del suelo al momento de realizar la
labor que, al trabajar el subsolador sometiendo a la tensión a una masa de suelo
relativamente dura y uniforme en profundidad, habría favorecido no solamente la
rotura en acuerdo con el modelo de fallas crecientes, sino también a que los efectos se
expandieran hacia adelante y hacia abajo, seguramente con un incremento importante
del esfuerzo de tracción. Dicha situación también se visualiza claramente en el testigo
bajo siembra directa del trabajo de Simoes et al., (2009).
El perfil roturado bajo el patrón de falla creciente, en acuerdo con lo establecido
por Spoor & Fry (1983) es el frecuentemente desplazado a mano para la identificación
del patrón de roturación (Spoor & Godwin, 1978) y surge de la acción de la cara
superior angulada de los órganos activos sobre el suelo. Dicha metodología no permite
evaluar los límites reales del aflojamiento, en los sectores por debajo de la máxima
profundidad de labor alcanzada por la reja y menos aún en los sectores intermedios
entre las mismas. La evaluación aleatoria de la RP en parcelas descompactadas por
escarificadores tampoco brinda una adecuada resolución de la problemática analizada,
ya que terminan promediándose valores correspondientes a sectores ubicados sobre
la línea de acción de la reja y sectores distanciados de la misma e intermedios entre el
trabajo de 2 órganos activos contiguos. Por ello, la realización de una transecta en
forma sistemática es la única que facilita dicha evaluación y la determinación de hasta
qué profundidad el suelo, aunque firme, modificó su estado mecánico y qué
posibilidades de colonización radical se generaron.
En lo referente a las características de la roturación del suelo en el área
delimitada por los montantes angulados, en el sector correspondiente a las rejas, se
50
encontraron diferencias entre los distintos montantes y disposiciones utilizados en
diferentes profundidades de labor.
Figura 17. Perfiles de resistencia a la penetración para la posición Reja en los distintos tratamientos y subtratamientos. T: testigo; ARMPA: Montantes Angulados Rectos en el mismo plano de acción; ARDPA: Montantes Angulados Rectos en distinto plano de acción; ACMPA: Montantes Angulados Curvos en el mismo plano de acción; ACDPA Montantes Angulados Curvos en distinto plano de acción.
Tal como se dijo anteriormente la labor de descompactación tuvo efectos
significativos con respecto al testigo en todas las profundidades hasta el estrato de
0,35 m a 0,4 m para ambos diseños de montante y disposiciones de los mismos. Por
debajo de dicha profundidad, también existieron diferencias con respecto al testigo
hasta los 0,5 m salvo en el ARDPA que fue similar al testigo y diferente a todos los
demás. Por lo tanto al igual que lo ocurrido con el área de elevación y área trabajada,
el subtratamiento de ARDPA fue el de mayor ineficiencia en la roturación en este
aspecto.
A nivel superficial, todos los tratamientos y subtratamientos fueron capaces de
reducir la RP a valores menores a 1 MPa hasta los 0,10 m y desde la superficie hasta
los 0,20 m ARMPA fue significativamente menor a los demás, encontrando en cierta
medida correlación con los mayores registros de área de elevación del mismo. Por
debajo de esa profundidad y hasta los 0,35 m ARMPA tuvo los menores valores, pero
no alcanzó a diferenciarse de ACDPA mientras que por debajo de los 0,35 m tuvo
valores similares a ACMPA, sin diferenciarse en forma constante de ACDPA. En
general, todas las labores redujeron la RP por debajo de 1,5 MPa hasta los 0,20 m y
51
no superaron los 2 MPa por encima de los 0,3 m, salvo el ARDPA. Estos límites
reducen o limitan el crecimiento radical según Threadgill (1982)
Los menores valores de los tratamientos de AR en los primeros estratos del
terreno pueden asociarse a las características de diseño del montante, con menor
separación lateral entre el mismo y la posición de la reja, lo que hace a mayores
efectos de interacción y posiblemente mayor grado de roturación en dicho sector. La
ausencia de diferencias entre ARMPA y ACDPA entre los 0,25 y 0,30 m de
profundidad puede en parte explicarse por la ligera mayor profundidad de trabajo de
dicha configuración.
En la Figura 18 se observan los perfiles de RP para el sector medio entre las
rejas.
Figura 18. Perfiles de resistencia a la penetración para la posición media para los distintos tratamientos y subtratamientos. T: testigo; ARMPA: Montantes Angulados Rectos en el mismo plano de acción; ARDPA: Montantes Angulados Rectos en diferente plano de acción; ACMPA: Montantes Angulados Curvos en el mismo plano de acción; ACDPA: Montantes Angulados Curvos en diferente plano de acción
En esta posición, promedio de los tres valores centrales de RP, se encontraron
diferencias significativas en la totalidad de los tratamientos y subtratamientos con
respecto al testigo hasta los 0,25m, estrato en el cual el ARDPA tuvo valores similares
al mismo y diferentes al resto de los tratamientos y subtratamientos. Por otra parte,
ARDPA presentó los mayores valores, sin ser las diferencias significativas, con
52
respecto a las demás alternativas de diseño y configuraciones, desde la superficie y
hasta los 0,55 m de profundidad.
Las configuraciones que lograron un mayor grado de roturación, valorado a
través de la RP, fueron ARMPA y ACDPA, las cuales tuvieron menores valores desde
0,10 m a 0,30 m con respecto al resto de las configuraciones; así también, ARMPA se
diferenció del ACMPA en los primeros 0,10 m. Entre los ARMPA y ACDPA se
alcanzaron diferencias significativas, con menores valores para ACDPA entre los 0,35
m y los 0,45 m y en general sin mayores diferencias con ACMPA.
Los registros, a diferencia de lo acontecido en la posición reja, superan los
valores de 1,5 MPa a partir de los 0,10 a 0,20 m y los 2 MPa a partir de 0,20 a 0,3 m.
Por debajo de dicha profundidad, si bien pueden detectarse diferencias entre las
distintas configuraciones, los valores resultan en su totalidad restrictivos del
crecimiento radical.
En una evaluación general de las distintas posiciones, la configuración ARDPA
fue la de menor eficiencia de roturación, aflojamiento del suelo, del conjunto de
alternativas evaluadas. La condición mecánica del suelo lograda es suficiente en el
sector cercano al trabajo de las rejas y el montante, pero insuficiente para el adecuado
desarrollo radical en el sector intermedio entre las rejas, desde estratos relativamente
superficiales. En el otro extremo, las configuraciones ARMPA y ACDPA fueron las que
alcanzaron una mayor eficiencia de roturación, con escasas diferencias entre sí, con
mejor prestación para los ARMPA en el área cercana a la reja y mayor roturación,
menores valores de RP, para ACDPA en profundidad en el sector central trabajado
entre las rejas. No obstante, el aflojamiento del suelo por el mismo no fue lo
suficientemente grande como para favorecer procesos de recompactación a nivel
subsuperficial, en acuerdo con los recaudos manifestados por Spoor et al (2003) y
Spoor (2006). En la Figura 19 pueden observarse los perfiles de isoresistencia a la
penetración de los montantes rectos en sus 2 configuraciones ARMPA y ARDPA, en
los cuales se incluyeron la totalidad de las posiciones de la transecta.
53
Figura 19. Gráficos de isoresistencia a la penetración para A): ARMPA (izquierda): Montantes Angulados Rectos en el mismo plano de acción; B) ARDPA (derecha): Montantes Angulados Rectos en diferente plano de acción.
Es interesante destacar, que por debajo y hacia el sector externo de la línea del
montante (entre 0 a 0,1 m y entre 0,7 y 0,8 sobre el eje de las abscisas) se detectan
sectores en los cuales existe un incremento de los valores de resistencia a la
penetración con respecto a la situación original (Figura 16). Esto puede interpretarse
en función de que la parte externa del montante que no realiza trabajo sobre el suelo,
es la que soporta las fuerzas laterales que se generan en los órganos activos
asimétricos y el suelo, que es el medio que les brinda el soporte y compensa a las
mismas, lo cual puede originar un incremento de la RP del suelo en esos sectores.
En la Figura 20 se muestran los gráficos de isoresistencia a la penetración
para los montantes angulado curvos.
Figura 20. Gráficos de isoresistencia a la penetración para A): ACMPA (izquierda): Montantes Angulados Rectos en el mismo plano de acción; B) ACDPA (derecha): Montantes Angulados Rectos en diferente plano de acción.
Las características de diseño de los montantes curvos, parecieran limitar los
efectos de incremento de RP hacia los laterales como consecuencia del radio de
curvatura de los sectores cercanos a la reja. Asimismo, en la configuración ACDPA, se
visualiza la escasa diferencia en la roturación de los sectores cercanos a la reja y los
54
sectores centrales para los estratos medios del perfil, brindando una labor más
homogénea en el total del perfil trabajado.
CONCLUSIONES
• La roturación del suelo por los montantes AC y AR posee una fuerte simetría
lateral con respecto a la posición de la reja, similar a la que caracteriza a los
implementos de montantes rectos.
• Los descompactadores de montantes angulados producen efectos de
roturación por debajo de la profundidad de trabajo, independientemente de su
diseño y disposición.
• Los descompactadores de montantes angulados curvos son energéticamente
más eficientes, como consecuencia de una mayor área de suelo roturada sin
incrementos en los requerimientos de esfuerzo de tracción.
• El área de suelo roturada es principalmente una función exponencial de la
profundidad de trabajo, independientemente de las características particulares
del diseño del montante y de la reja.
• La disposición de los montantes en distintos planos de acción reduce la
variabilidad de los esfuerzos de tracción.
55
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